試誤技能在NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

鄭倩 撒安娜 李慧艷 李冰

摘? 要 將NOBOOK（NB）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)融入中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，同時(shí)采用試誤教學(xué)法，減少學(xué)生因好奇心理而導(dǎo)致的不規(guī)范操作。以“高錳酸鉀制取氧氣”為例，利用NB虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直接觀察不當(dāng)操作引起的后果，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 NOBOOK;虛擬實(shí)驗(yàn);中學(xué)化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);試誤教學(xué);高錳酸鉀制取氧氣;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）17-0032-03

1 引言

NOBOOK（NB）虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一款專為中學(xué)教師打造的教學(xué)工具軟件，可以使煩瑣的實(shí)驗(yàn)課程變得高效、簡(jiǎn)單，涵蓋了初高中175個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，300多種實(shí)驗(yàn)器材、裝置及藥品等，具有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全、實(shí)驗(yàn)效果逼真、還原度強(qiáng)的特點(diǎn);可動(dòng)態(tài)展示化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中無(wú)法完成的高危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)，滿足教師常規(guī)教學(xué)活動(dòng)的需求[1]。NB虛擬實(shí)驗(yàn)不僅可以用在教師的課堂教學(xué)中，也可以用于學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[2]。

試誤教學(xué)指教師根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)將自己的教學(xué)情感融入學(xué)生的心理，站在學(xué)生角度思考問(wèn)題，將學(xué)生的錯(cuò)誤作為可利用的教學(xué)資源[3]。在教學(xué)過(guò)程中，教師有意識(shí)地忽略或者人為地設(shè)置障礙、陷阱、錯(cuò)誤等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而達(dá)到“防誤”的效果。試誤教學(xué)法不僅能夠激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，而且能加深學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)操作的理解、記憶和把控[4]。

將NB虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在試誤技能中，主動(dòng)創(chuàng)設(shè)陷阱，用虛擬實(shí)驗(yàn)演示錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)操作后的后果，其直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象既能警示學(xué)生錯(cuò)誤操作的危險(xiǎn)性，也能滿足學(xué)生對(duì)于錯(cuò)誤操作后果的好奇心，有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。

2 設(shè)計(jì)思想

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》明確提出，要注重有效發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的作用，適當(dāng)利用計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解知識(shí)[5]37。“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”不僅是義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中“學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”之一[5]12，也是學(xué)生遇到的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，有著重要的地位與意義。本文以“高錳酸鉀制取氧氣”為例，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在試誤技能中進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和復(fù)習(xí)結(jié)合的方式導(dǎo)入新課，以講、演、練結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，進(jìn)一步落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3 教學(xué)目標(biāo)

核心知識(shí)? 掌握高錳酸鉀制取氧氣的方法和原理，練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作步驟，學(xué)會(huì)制取氧氣。

核心品質(zhì)? 領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)原理決定裝置，氣體性質(zhì)決定收集和驗(yàn)滿方法;在活動(dòng)中激發(fā)興趣，在興趣中提出、分析、解決問(wèn)題;學(xué)習(xí)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取知識(shí)，學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和思考。

核心能力? 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成功的快樂(lè)，增強(qiáng)團(tuán)結(jié)合作的能力，在合作中解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，保持對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的自覺性和積極性。

4 教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)1：情景導(dǎo)入

【教師活動(dòng)】PPT展示與氧氣有關(guān)的圖片，引導(dǎo)學(xué)生回答生成氧氣的途徑，和學(xué)生一起回顧氧氣的性質(zhì)、用途及制法，引入課程主題——加熱高錳酸鉀制取氧氣實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課。

【學(xué)生活動(dòng)】觀看圖片，回答問(wèn)題，復(fù)習(xí)氧氣的相關(guān)知識(shí)。

【設(shè)計(jì)意圖】利用問(wèn)題引導(dǎo)新課，復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)使學(xué)生快速進(jìn)入新課。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：復(fù)習(xí)氧氣制取實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)

【教師活動(dòng)】設(shè)置思考題：

1）寫出高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)原理（用文字表達(dá)式表示）。

2）利用高錳酸鉀制取氧氣用到的儀器有哪些？

3）用什么方法收集氧氣？原因是什么？怎樣才能收集到較純凈的氣體？

4）如何判斷氧氣是否收集滿？

【學(xué)生活動(dòng)】思考問(wèn)題，小組討論，給出答案。

【設(shè)計(jì)意圖】利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，激活學(xué)生原有知識(shí)，進(jìn)一步鞏固知識(shí)，為后面學(xué)習(xí)具體的實(shí)驗(yàn)步驟奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)環(huán)節(jié)3：實(shí)驗(yàn)儀器安裝講解

【教師活動(dòng)】

1）讓學(xué)生觀察書上的實(shí)驗(yàn)裝置圖與教師安裝的實(shí)驗(yàn)裝置，教師安裝實(shí)驗(yàn)裝置中主動(dòng)設(shè)計(jì)“錯(cuò)誤”：試管口稍向上傾斜，且不檢查裝置氣密性，不直接進(jìn)行講解。

2）引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)教師主動(dòng)創(chuàng)設(shè)的兩處錯(cuò)誤，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)裝置有連接口，如果裝置漏氣，就會(huì)影響氣體的產(chǎn)量，解釋檢查氣密性的重要性，講解檢查氣密性的方法并讓學(xué)生親手檢查氣密性。

3）根據(jù)從左到右、由下到上的組裝原則，教師邊講解邊演示固定裝置。

4）解釋試管口要稍向下傾斜的原因（由于某些固體藥品中可能含有濕存水、結(jié)晶水，加熱液化或反應(yīng)會(huì)生成水等原因，為了防止試管炸裂，試管口應(yīng)略向下傾斜，簡(jiǎn)稱“斜向下型裝置”）[6]。

【學(xué)生活動(dòng)】觀察實(shí)驗(yàn)裝置圖，找出教師所設(shè)置的陷阱。學(xué)習(xí)檢查氣密性的方法，參與活動(dòng)，觀察教師的演示操作并做好記錄。

【設(shè)計(jì)意圖】應(yīng)用試誤技能中設(shè)計(jì)“錯(cuò)誤”的技能要素，在實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)點(diǎn)設(shè)置錯(cuò)誤，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟與裝置的記憶。通過(guò)讓學(xué)生上臺(tái)演示操作，激發(fā)學(xué)生的興趣與參與度，熟悉實(shí)驗(yàn)操作流程。講演結(jié)合教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生理解。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：虛擬實(shí)驗(yàn)試誤演示

【教師活動(dòng)】將學(xué)生的注意點(diǎn)引到試管口的棉花：“大家看這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，老師想問(wèn)同學(xué)們一個(gè)問(wèn)題：試管口為什么要放一團(tuán)棉花？不放棉花會(huì)怎樣？”引入NB虛擬實(shí)驗(yàn)演示試管口不塞棉花團(tuán)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如圖1所示）：高錳酸鉀粉末進(jìn)入水槽，水槽中的水被污染。

【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)教師的提問(wèn)猜想答案（有的學(xué)生認(rèn)為放不放都可以，有的認(rèn)為是為了吸收水蒸氣），并觀察虛擬實(shí)驗(yàn)效果。

【設(shè)計(jì)意圖】設(shè)置問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲。將NB實(shí)驗(yàn)與試誤技能結(jié)合應(yīng)用在教學(xué)中，讓學(xué)生直觀地感受不當(dāng)操作對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，既能減少學(xué)生因好奇心理而導(dǎo)致的不規(guī)范操作，也能減緩學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)的緊張、畏懼心理，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，逐漸養(yǎng)成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

教學(xué)環(huán)節(jié)5：實(shí)驗(yàn)過(guò)程講解

【教師活動(dòng)】講解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。

1）加熱過(guò)程中要先預(yù)熱，再集中加熱，避免局部受熱使試管破裂。

2）開始產(chǎn)生氣泡的時(shí)候不可以收集氣體，剛開始排出的是試管中的空氣，等到氣泡均勻連續(xù)冒出后再收集氣體。

3）講解中有意設(shè)計(jì)“陷阱”：收集完氣體之后，先熄滅酒精燈，然后將導(dǎo)氣管移出水面。先用虛擬實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)，教師已經(jīng)提前檢查氣密性，裝好藥品，然后請(qǐng)一位學(xué)生來(lái)完成虛擬實(shí)驗(yàn)，演示效果如圖2所示：水槽中的水倒吸，使試管破裂。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生找到“陷阱”、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，改正錯(cuò)誤，最后帶領(lǐng)學(xué)生一起歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)的七字步驟。

【學(xué)生活動(dòng)】掌握教師所講的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，參與觀察虛擬實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象。

【設(shè)計(jì)意圖】教師有意設(shè)置誤區(qū)，讓學(xué)生走入“陷阱”。再通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的展示效果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、改正問(wèn)題。

教學(xué)環(huán)節(jié)6：學(xué)生實(shí)驗(yàn)

【教師活動(dòng)】組織學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，巡視、幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

【學(xué)生活動(dòng)】分組做實(shí)驗(yàn)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力;通過(guò)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，鞏固實(shí)驗(yàn)并進(jìn)一步感受化學(xué)的魅力。

教學(xué)環(huán)節(jié)7：歸納總結(jié)

【教師活動(dòng)】組織學(xué)生交流討論實(shí)驗(yàn)啟示，總結(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。

【學(xué)生活動(dòng)】分享完成實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)。

【設(shè)計(jì)意圖】提升學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

5 教學(xué)特色

將NB虛擬實(shí)驗(yàn)融入傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，更有利于其對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的理解、掌握和運(yùn)用。虛擬實(shí)驗(yàn)生動(dòng)又清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能快速吸引學(xué)生的注意力，使枯燥的實(shí)驗(yàn)講解變得生動(dòng)有趣。將NB實(shí)驗(yàn)與試誤技能結(jié)合應(yīng)用在教學(xué)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些注意事項(xiàng)進(jìn)行錯(cuò)誤嘗試，讓學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)的理解與應(yīng)用，進(jìn)一步培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。■

參考文獻(xiàn)

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